JP2005150930A - 信号幅補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 データスライサの時定数に依存する特性によりアナログ信号をデジタル信号に変換する際に、デジタル信号の信号幅が変動することによるデータ取込みミスが発生していた。
【解決手段】 データスライサ５からの出力信号である入力信号４１を遅延させる遅延手段４２と、入力信号４１の“Ｈ”，“Ｌ”の信号幅情報４８を取得する信号幅情報取得手段４３と、信号幅情報取得手段４３で取得した信号幅情報４８より信号幅補正を行うかどうかを判定する補正判定手段４４と、補正判定手段４４の判定結果より遅延手段４２により遅延された補正対象信号４１０に信号幅補正を実施する信号幅補正手段４５と、入力信号４１に信号幅補正を実施された信号を出力信号４６として出力することを特徴とする信号幅補正装置により、信号幅の変動の影響を緩和する補正処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、データスライサを用いてアナログ信号をデジタル信号に変換して用いる分野に関し、更に言えばデータスライサのレベル変動により乱れの生じたデジタル信号の補正制御の技術に関する。

以下に、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）復調器を例にとり、復調器の出力端でデジタルデータを再生する従来の復調器について説明する。

図２０は従来のＦＳＫ復調器の構成図である。図２０において、１は受信フロントエンド、２はＩＦフィルタ、３はＦＭ復調器、４はベースバンドフィルタ、５はデータスライサ、６はビット同期回路である。

以上のように構成されたＦＳＫ復調器について、以下にその動作を説明する。

まず受信フロントエンド１は受信したＲＦ信号をＩＦ信号に変換する。このＩＦ信号はＩＦフィルタ２でフィルタリングされ、ＦＭ復調器３でベースバンド信号に変換される。このアナログベースバンド信号は、ベースバンドフィルタ４で帯域制限を受けた後、データスライサ５でデジタルデータに変換され、ビット同期回路６でビット同期がとられ、送信された元のデータが再生される。

ここで、データスライサ５について詳細に説明する。データスライサの目的は、ＦＭ復調されたアナログベースバンド信号をデジタル信号に変換することである。データスライスを行うためのスライシングレベルは所定のレベルに固定することはできない。なぜならば、不特定の送信機からの信号を受信することに起因する周波数のずれやドリフトによる変動が、ＦＭ復調器の出力端でのＤＣレベルに影響を与えるためである。よって、最適なスライシングレベルは、受信信号に適応して決定する必要がある。

上記目的のために一般的に使用されるＲＣ積分方式の適応型データスライサを図２１に示す。図２１において、７はコンパレータ、８は抵抗、９はコンデンサである。データスライサの入力端子に入力されたアナログベースバンド信号は、抵抗８とコンデンサ９からなる積分回路で平均電圧が生成され、この電圧がコンパレータ７におけるスライシングレベルとして使用される。コンパレータ７は、アナログベースバンド信号とスライシングレベルを比較し、アナログベースバンド信号の方が大きければ“１”を出力し、アナログベースバンド信号の方が小さければ“０”を出力する。
特開平９−２３２４７号公報（第３−４頁、第１図）

しかしながら上記従来の復調器では、タイムスロットの短いパケットを使用するような無線通信システムにおいては、以下のような課題が発生する。

復調器出力でのビットエラーレート（ＢＥＲ）を良好に保つためには、データスライサにおいてできるだけ正確に送信された元のデータと一致するようにデジタル信号に変換する必要がある。例えば、データスライサ出力の信号のデューティが乱れると、後段のビット同期回路でのビット同期が乱れ、ＢＥＲの劣化を引き起こす。

図２１のデータスライサの出力で正確なデューティを得るためには、データスライサのスライシングレベルはアナログベースバンド信号の平均ＤＣ電圧を維持する必要があり、そのためには、ＲＣ積分回路の時定数を重く（大きく）する必要がある。

しかしながら、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈのように、タイムスロットの短いパケットを使用し、データスライサのスライシングレベルを決定するためのプリアンブル（同期確立のためにフレームの先頭に付加された制御情報）が非常に短いような無線通信システムにおいては、データスライサは高速に応答することが必要である。この場合、図２１のデータスライサにおいてＲＣ積分回路の時定数は軽く（小さく）せざるを得ない。そのために、データスライサ出力の信号のデューティが乱れ、後段のビット同期回路でのデータ再生にエラーを生じ、ＢＥＲ（ビットエラーレート）の劣化を引き起こすこととなる。

ＲＣ積分回路の時定数を軽くした場合のデューティの劣化について、図２２を使って説明する。図２２において、１０はデータスライサに入力されるアナログベースバンド信号、１１は最適なスライシングレベル、１２はＲＣ積分回路の時定数が軽い時のスライシングレベルである。

ここで、ＲＣ積分回路の時定数が十分に重いと、ＲＣ積分回路はアナログベースバンド信号１０に対して正確な平均ＤＣ電圧を生成することが可能であり、最適なスライシングレベル１１を得ることができる。その結果、データスライサは正確なデューティを持った出力信号１３を生成する。

しかしながら、前述のようにＲＣ積分回路の時定数が軽いと、ＲＣ積分回路の出力すなわちスライシングレベルが１２で示すように変動し、その結果、データスライサはデューティの乱れた出力信号１４を生成することとなる。

理想的な信号変化の最小単位の幅を単位レート２０とすると、図２３（ａ）のようにデューティの乱れてない信号１３であれば、等間隔なサンプリング１５にて正常なデータが得られる。しかし、デューティが乱れている場合は、信号幅が単位レート２０の幅を持たない場合が発生する。

一般にデータスライサの出力信号に関しては、均等な出力データ幅を保証することは困難であるため、データ取込み側は１５のような等間隔のサンプリング方法でなく、ある程度の信号幅の乱れに対応できるだけの方式をもってデータ取込みを行うものである。例えば図２３（ｃ）の例では、“Ｌ”から“Ｈ”または“Ｈ”から“Ｌ”への変化点を基点としてサンプリングタイミングを生成し、データ変化が起こらない場合は一定間隔のサンプリングを行っている。

しかし、ほとんどの場合、取込みを保証するデータ変動量はデューティに対して５０％程度であり、あるレート内で本来のデータ出力期間が２０％程度で残りの８０％の期間で取込むとデータミスになるような変動が発生した場合は対応不能な場合がほとんどである。

そのような場合、データの取込みミス１７や不安定な取込み１８、同一レート期間内での複数回サンプリング１９などが発生する。

この問題を解決するため、一例としては時定数を動的に切り替えることにより応答性と安定性の双方の特長を生かすような従来技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。

しかし、時定数を決定する要素としての抵抗Ｒ、キャパシタＣは製造プロセス、温度等の要因により特性が変動してしまい、データスライサ出力の信号幅の変動を抑えきれない可能性が存在する。

また、どの時刻でどのようなパターンの信号が来るかが分からない状況下では時定数制御用の信号生成が困難であるため、時定数切り替えとは別の方法でデータスライサの出力信号の信頼性を向上させる技術が必要であった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、タイムスロットの短いパケットを使用し、データスライサのスライシングレベルを決定するためのプリアンブルが非常に短いような無線通信システムにおいても、十分な応答スピードと良好なＢＥＲ（ビットエラーレート）を実現できる復調用の信号幅補正装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、スライサの時定数を軽めに設定したままで、スライシングレベルの変動の影響を受けたデジタル信号に対し信号幅の補正処理を行うことによりスライサ出力信号の信頼性を向上させるものである。これは、スライシングレベルが偏った場合すなわちデータスライサの出力信号幅の変動が発生している状況が、データスライサの出力信号幅より推測可能であることを利用したものである。この信号幅補正装置をデータスライサの後段に適用する。この信号幅補正により、データスライサ内部のスライシングレベルが偏ることに起因してデータスライサ出力に信号幅の変動が生じることの影響を緩和することができる。

本発明による信号幅補正装置は、データスライサからの出力信号を入力信号として、前記入力信号を遅延させる遅延手段と、前記入力信号の信号幅情報を取得する信号幅情報取得手段と、前記信号幅情報取得手段で取得した前記信号幅情報より信号幅補正を行うかどうかを判定する補正判定手段と、前記補正判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段で遅延された補正対象信号に信号幅補正を実施し出力信号として出力する信号幅補正手段とを備えた構成とされている。この場合、さらに、前記補正判定手段が信号幅補正を行うべきと判定したときに実施する補正量を管理する補正量管理手段を備えるものとする。ただし、補正量が一律固定の場合は補正量管理手段の省略も可能である。

パケットのタイムスロットが短いために短くなっているプリアンブルに対しても高速に応答できるようにするために、データスライサの時定数を小さくし、その時定数が小さいことに起因して、そのスライシングレベルが変動し、データスライサの出力信号の信号幅が変動するような環境にあるとする。信号幅情報取得手段が入力信号の信号幅情報を取得し、補正判定手段に渡す。補正判定手段は受け取った信号幅情報に基づいて信号幅の補正を行うべき否かを判定する。アナログ復調信号をデジタル信号に変換する際に発生する信号幅の変動がある許容限界を超えているときは、補正判定手段は補正命令を信号幅補正手段に与える。限界を超えているか否かはデータスライサの出力信号の信号幅より推測可能である。補正命令を受け取った信号幅補正手段は、遅延手段から出力される補正対象信号に対して所定の信号幅の補正を実施する。

結果として、時定数を動的に切り替えることをしなくても、時定数が小さいことから高速応答性を確保できるとともに、信号幅を補正することから信号幅の信頼性ひいては低いビットエラーレートを確保し、誤りデータの取込みを低減することができる。また、スライサ特性のばらつきも吸収できる。

上記構成の信号幅補正装置は、さらに次のように展開することが可能である。

前記補正判定手段について、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報が所定値以上である場合に信号幅補正を行うべき判定を下すように構成し、かつ、前記信号幅補正手段について、前記補正対象信号の終端の変化点を基点として特定幅の信号幅追加の補正を実施するように構成する。

また、前記補正判定手段について、複数の判定条件と対応する補正幅情報を持つとともに、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報がどの判定条件に該当するかにより対応する信号補正幅を決定するように構成し、かつ、前記信号幅補正手段について、前記補正対象信号の終端の変化点を基点として前記決定した信号補正幅分の信号幅補正を実施するように構成する。この場合、信号幅補正につき、きめの細かい対応が可能となる。

また、さらに、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報の値と、前記信号幅情報の値よりも大きくて理想１サンプル期間の自然数倍のうちの最小値との差分値を補正量として算出する差分補正量算出手段を備え、かつ、前記信号幅補正手段について、前記差分補正量算出手段により算出された差分補正量の信号幅補正を前記補正対象信号に対して実施するように構成する。この場合、推定される正確な信号幅に最も接近する状態に補正することができる。

また、さらに、前記信号幅補正手段の後段に前記信号幅補正手段の出力信号を入力とする第２の遅延手段を備え、前記補正判定手段について、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報に基づいて信号幅補正の方向性も判定するように構成し、前記信号幅補正手段について、前記補正判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段または前記第２の遅延手段を制御して前記補正対象信号の終端の変化点を起点に信号幅を前方向または後方向に調整するように構成する。この場合、補正対象信号の信号幅が推定される信号幅より狭い側でより近いときには、信号幅を増加する方向である後方向に補正し、逆に、補正対象信号の信号幅が推定される信号幅より広い側でより近いときには、信号幅を減少する方向である前方向に補正する。

また、さらに、前記信号幅補正手段の後段に前記信号幅補正手段の出力信号を入力とする第２の遅延手段を備え、前記補正判定手段について、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報が理想１サンプル期間以下の所定値以下である場合に信号幅補正を行うべき判定を下すように構成し、かつ、前記信号幅補正手段について、前記信号幅が所定値以下の前記補正対象信号に対して特定幅の信号幅追加の補正を実施するように構成する。

また、さらに、理想１サンプル期間と前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報の値との差分値を補正量として算出する差分補正量算出手段を備え、前記信号幅補正手段について、前記差分補正量算出手段により算出された差分補正量の信号幅補正を前記補正対象信号に対して実施して補正後の信号幅を前記理想１サンプル期間に調整するように構成する。この場合、後方向でも前方向でも、推定される正確な信号幅に最も接近する状態に補正することができる。

また、さらに、信号幅が理想１サンプル期間以下の所定値以下である補正対象信号に対して信号幅補正を行うべき補正幅を、補正対象信号の先頭の変化点を基点とした前方向への補正量と、補正対象信号の終端の変化点を基点とした後方向への補正量とに分けて割当てる補正量割当て手段を備え、かつ、前記信号幅補正手段について、前記補正対象信号に対して任意方向の重み付けを伴って信号幅を広げるように構成する。この場合、終端の変化点と先頭の変化点をともに正確なタイミングに修正する状態で、信号幅を補正することができる。

また、さらに、信号幅が所定値より小さい場合には補正処理を実施しないことを判定する補正例外条件補正判定手段を備え、前記補正判定手段について、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報が理想１サンプル期間以下の所定値以下でかつ前記例外条件の所定値以上である場合にのみ信号幅補正を行う判定を下すように構成する。この場合、ノイズを信号と誤判定する誤りを回避し、ノイズはノイズのままとらえることを可能とする。

本発明の信号幅補正装置によれば、タイムスロットすなわちプリアンブルが短くても高速応答のためにデータスライサの時定数を小さくすることに起因してスライシングレベルが変動し、データスライサの出力信号の信号幅が変動するような環境にあっても、データスライサの時定数を複雑に制御することなく、アナログ復調信号をデジタル信号に変換する際に発生する信号幅の変動の影響を抑え、誤りデータの取込みを低減することができる。また、スライサ特性のばらつきを吸収でき、サンプルの試作回数の低減化および開発期間の短縮化も期待できる。

以下、本発明にかかわる復調器の信号幅補正装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本明細書では、理想出力時のデータスライサ出力が１μｓｅｃを単位時間として変化するものとし、信号幅補正装置を１３倍の速度である１３ＭＨｚで動作させる場合を例として考えることとする。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態の信号幅補正装置２１の基本的な構成を示したものである。信号幅補正装置２１は、データスライサ５の出力信号４０を入力信号４１として保有することと、入力信号４１を一定時間蓄積しておく遅延手段４２と、遅延手段４２で蓄積している情報より信号幅情報を取得する信号幅情報取得手段４３と、信号幅情報取得手段４３で取得した信号幅情報４８を受けて信号幅補正の要、不要を判定し、補正が必要な場合は信号幅補正命令４９を出力する補正判定手段４４と、信号幅補正命令４９により遅延手段４２の内部のデータに対して補正を実施する信号幅補正手段４５とを備え、信号幅補正を実施した信号４６を出力することを特徴とするものである。

遅延手段４２が有する遅延量は次のように定められる。信号幅情報取得手段４３による信号幅情報４８の出力のタイミングから、補正判定手段４４から補正命令が発行された信号幅補正手段４５にて信号幅補正が行れるタイミングまでの時間に、補正処理を実施される信号幅をもつ補正対象信号の終端の変化点６１が出力されることのないことが条件である。遅延手段４２は、この条件において最短の時間分を遅延量として確保していることが必要である。それには、少なくとも２クロック分以上が必要である。

信号幅情報取得手段４３は、遅延手段４２の蓄積データを基に、ある時点で入力信号４１に発生する変化点を１３ＭＨｚ幅のパルス信号として生成して変化点の存在を検出し、次の変化点が現れるまでの信号幅情報を取得し、次の変化点が現れた時点で信号幅情報４８を出力する。

補正量管理手段４７は、信号幅補正処理を行う際にどの程度の補正を行うかの補正量ΔＷを管理するものであり、予め決められた値もしくは与えられた値を内部で管理しておき、補正判定手段４４に出力する。

補正判定手段４４は予め保有している信号幅補正判定条件と信号幅情報４８を基に、遅延手段４２内に蓄積されているデータが補正処理を必要とするものであるかを判定する。この信号幅補正判定条件は、信号幅が補正判定閾値Ｋ以上の信号もしくは補正判定閾値Ｋ以下の信号を信号幅補正対象と判定するか、もしくは信号幅により処理を分けるなど複数の条件を持つ場合もある。

補正が必要と判定された場合、補正量管理手段４７より与えられた補正量情報５０に応じた長さの信号幅補正命令４９を発行する。

信号幅補正手段４５は与えられた信号幅補正命令４９より遅延手段４２に蓄積されたデータに対して変化点の監視と信号幅補正処理を行う。補正を行うタイミングは遅延手段４２にて一定期間蓄積されていた入力信号４１が補正対象信号４１０として遅延手段４２より出力される際に変化点を監視し、補正判定手段４４で補正が必要と判定された信号幅の終端の変化点６１を基点としたタイミングで遅延手段４２に補正データ４１１を出力する。

ここで、信号幅情報取得手段４３はカウンタを保有し、遅延手段４２の蓄積データを基に生成したパルス信号をトリガとして１３ＭＨｚクロックでのカウントを開始し、カウントを開始して以降、入力信号４１に現れる変化点により遅延手段４２で生成されたパルス信号が現れる度に、カウンタはそれまで数えてきたカウント値を補正判定手段４４に通知すると同時に新たなパルス信号をトリガとしたカウント動作を行う。

また、補正量管理手段４７は固定値ΔＷを保有し、補正判定手段４４に出力し、補正判定手段４４は信号幅情報取得手段４３としてのカウンタから得られる信号幅情報４８を算出し、入力信号４１から入力された信号の幅が予め設定された補正判定閾値Ｋ以上であるかどうかを比較し、信号幅情報４８が補正判定閾値Ｋより小さな値であれば何も行わず、補正判定閾値Ｋ以上の値であれば信号幅補正対象であると判定し、信号幅補正命令４９をΔＷの期間だけ信号幅補正手段４５に出力する。

信号幅補正手段４５は補正判定手段４４より信号幅補正命令４９を受けると、入力信号４１を遅延させた補正対象信号４１０の終端の変化点６１を基点として、ΔＷだけ信号幅を補正する。

この補正方法は終端の変化点６１直前の信号を保持してΔＷだけ遅延させ続けたものを補正対象信号４１０に対して更新していくか、変化点直後の信号をΔＷ期間だけ反転させ続けることなどにより実現することができる。結果として、補正判定閾値Ｋ以上と判定された入力信号４１は、出力信号４６においてΔＷだけ信号幅が広がっていることになる。

１３ＭＨｚの場合、１ｃｌｋ≒０．０７７μｓｅｃである。ここで例えば、補正判定閾値Ｋの値は２０ｃｌｋ（≒１．５３８μｓｅｃ）で、ΔＷは２ｃｌｋ（≒０．１５４μｓｅｃ）であるとする。信号幅１．５３８μｓｅｃの“Ｈ”または“Ｌ”の入力信号４１に対しては、変化点の終端を基点にΔＷ＝０．１５４μｓｅｃの信号幅補正を実施することで、１．６９２μｓｅｃの幅を持つ信号に補正されて出力される。また、１．５３８μｓ以上の幅を持つ全て入力信号４１に対しても同様に、ΔＷ＝０．１５４μｓｅｃの信号幅補正処理が行われて出力信号４６として出力される。

図２は入出力信号の幅の違いを示しており、図１の信号幅補正装置により補正判定閾値Ｋ以上の信号幅Ｗをもつ入力信号４１が信号幅補正装置より出力される際には、（Ｗ＋ΔＷ）の信号幅を持つ出力信号４６に補正されている。ここで補正判定条件は「信号幅がＫ以上の信号」である。信号幅がＫ以上の入力信号４１については、一律ΔＷの補正が加えられる。

（実施の形態２）
図３は図１の実施の形態よりも精度の高い補正処理を実現する実施の形態を示す。図１の実施形態とは補正判定手段４４と補正量管理手段４７において異なっている。補正判定手段４４と補正量管理手段４７を除いた構成要素は図１と同様であるため、ここでは説明しないものとする。以下では、補正判定手段４４と補正量管理手段４７について説明する。

補正判定手段４４は補正判定の条件をＫ１，Ｋ２，Ｋ３…のように複数保有し、信号幅情報取得手段４３から信号幅情報４８を受けると、信号幅情報４８がどの範囲の条件に該当するかを判定し、該当条件の情報７１を補正量管理手段４７に出力する。

補正量管理手段４７は補正判定の条件Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３…にそれぞれ対応する補正量ΔＷ１，ΔＷ２，ΔＷ３…を保有し、補正判定手段４４より受けた該当条件の情報７１より対応する補正量情報５０を補正判定手段４４に返す。

補正量管理手段４７より補正量情報５０を受けた補正判定手段４４は補正量情報５０に応じた長さだけ信号幅補正命令４９を信号幅補正手段４５に出力する。

図１の信号幅補正装置が補正条件に合致するＫ以上の信号幅を有する入力信号４１全てに対して一律の補正処理を実施しているのに対して、図３の信号幅補正装置は複数の判定条件Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３…とこれらに対応する補正量ΔＷ１，ΔＷ２，ΔＷ３…を保有し、様々な状況に対して細かな補正処理を行うことが可能である。

例えば図４（ａ），（ｂ）に示すように、スライサ入力となるアナログベースバンド信号８０，８１のような“Ｈ”レベル期間が異なる場合では、データスライサのスライシングレベルの偏り方が８２，８３のように異なるため、結果としてスライサ出力つまり信号幅補正装置への入力信号４１の信号幅の変動具合も異なるものとなる。

そのため補正処理を行うにあたっても、同一レベルの信号幅の長さにより補正量を使い分ける方が効果的な補正処理を実現することができる。

例えば、Ｋ１＝２０ｃｌｋ以上３５ｃｌｋ未満、Ｋ２＝３５ｃｌｋ以上４５ｃｌｋ未満、Ｋ３＝４５ｃｌｋ以上とし、ΔＷ１＝２ｃｌｋ、ΔＷ２＝４ｃｌｋ、ΔＷ３＝５ｃｌｋと設定することで、入力信号４１の信号幅が２０ｃｌｋ以上３５ｃｌｋ未満の場合は２ｃｌｋ幅の補正を、信号幅が３５ｃｌｋ以上４５ｃｌｋ未満の場合は４ｃｌｋ幅の補正を、信号幅が４５ｃｌｋ以上の場合は５ｃｌｋ幅の補正が実施される。

図５にはＫ１条件、Ｋ２条件に合致する入力信号４１に対する補正処理結果を示す。

（実施の形態３）
図６は図１を別な方法を用いて実現する実施の形態を示す。固定長の信号幅補正量を定めず、新たに信号幅補正装置に追加した差分補正量算出手段１００を用いて理想サンプル期間との差分量を補正量として算出することが特徴である。

図１の実施形態とは差分補正量算出手段１００と補正量管理手段４７において異なっている。差分補正量算出手段１００と補正量管理手段４７を除いた構成要素は図１と同様であるため、ここでは説明しないものとする。以下では、差分補正量算出手段１００と補正量管理手段４７について説明する。

差分補正量算出手段１００は、信号幅情報取得手段４３より遅延手段４２に蓄積されている信号の信号幅情報４８を受け、理想的な１サンプル期間Ｌ（今回の例では１３ｃｌｋ＝１μｓｅｃ）のＭ倍（Ｍは自然数）で信号幅情報４８よりも大きい最小の値Ｌ×Ｍの計算及びＬ×Ｍから信号幅情報４８を引いた差分量を計算し、算出した差分量を差分補正量情報１０１として補正量管理手段４７に出力する。

補正量管理手段４７は差分補正量算出手段１００の出力する差分補正量情報１０１を受け、遅延手段４２に蓄積されているデータへの補正量情報５０として補正判定手段４４に出力する。

例えば、Ｌ＝１３で入力信号４１の信号幅が３７ｃｌｋであるとすると、１３×Ｍが３７より大きくなる最小のＭの値はＭ＝３で、差分補正量は１３×３−３７＝２となり、補正手段４５により２ｃｌｋ幅の補正が実施される。

この例を図７に該当させると、１１０は理想的な１サンプル期間Ｌ（＝１３ｃｌｋ）であり、１１１は差分補正量算出手段１００により算出され補正手段４５にて補正を実施された２ｃｌｋの補正量である。

（実施の形態４）
図８の実施形態は図１の実施形態と比較して補正判定手段４４と信号幅補正手段４５と第２の遅延手段１２０の部分が異なっている。図１の遅延手段はここでは第１の遅延手段４２ａとする。補正判定手段４４と信号幅補正手段４５と第２の遅延手段１２０を除いた部分は図１の実施形態と同様であるため、ここでは説明しないものとする。以下では、補正判定手段４４と信号幅補正手段４５と第２の遅延手段１２０について説明する。

補正判定手段４４は信号幅情報４８を信号幅情報取得手段４３より受け、補正条件に従い要、不要および補正方向を決定し、決定した補正方向と補正量管理手段４７からの補正量情報５０とから、第２の遅延手段１２０に対する補正データと信号幅補正命令４９を生成し、信号幅補正手段４５に出力する。

ここで前、後の表現は、終端の変化点６１を基点として、既に入力済みの信号部分に対して補正を行うようにして変化点を時間的に前側にシフトさせる場合を「前方向の補正」とし、変化点の入力以降に入力される信号部分に対して補正を行うようにして変化点を時間的に後ろ側にシフトさせる場合を「後方向の補正」と表現する。

信号幅補正手段４５は補正対象信号の終端の変化点６１を基点として第２の遅延手段１２０内に蓄積されたデータを、補正判定手段４４より受けた信号幅補正命令４９と補正データを基に更新する。

第２の遅延手段１２０は信号幅補正手段４５の出力信号１２１を入力とするシフトレジスタであり、レジスタの長さは前方向の補正量に対応するだけの長さを確保しておく。

図９に示すように、前方向の補正を実施すると出力時の信号幅は入力信号４１より狭くなり（１３０）、逆に後方向の補正を実施すると出力時の信号幅は入力信号４１より広くなる（１３１）。

データスライサへの入力波形が図１０のような場合は、データスライサの出力信号４０すなわち信号幅補正装置への入力信号４１の変化点タイミングが理想のポイントより遅くなる場合１４０が発生する。信号幅補正手段４５の出力を入力とする第２の遅延手段１２０を設けることにより、信号幅補正命令４９が発行される以前の信号が信号幅補正装置から出力されずに第２の遅延手段１２０としてのシフトレジスタに残っている。そのため、例えば第２の遅延手段１２０のシフトレジスタでの１段目の出力データｄ１を次のクロックでシフトレジスタ３段目にも入力することにより、２段目と３段目の出力データがｄ１になり前方向の補正処理が可能となる。

（実施の形態５）
次に図１１の実施形態を説明する。これは１サンプル期間（ここでは１３ｃｌｋ＝１μｓｅｃ）より信号幅の狭い入力信号４１に対する補正処理である。

第１の遅延手段１５０は（Ｎ＋２）段以上のシフトレジスタで構成されており、信号幅情報取得手段４３は、第１の遅延手段としての（Ｎ＋２）段以上のシフトレジスタ１５０の１段目及び第（Ｎ＋２）段目のレジスタ出力信号と２段目〜（Ｎ＋１）段目のいずれかのレジスタ出力信号を用いた簡単な組合せ論理で、シフトレジスタ内にＮ以下の幅の信号有無に関する情報を生成する。

図１においては信号幅情報取得手段４３にはカウンタが存在したが、これは長い信号に対応し、かつ遅延手段４２による遅延量を極力抑えるためであった。図１１の信号幅補正装置は１サンプル期間（１３ｃｌｋ＝１μｓｅｃ）以下のＮｃｌｋ（Ｎ＜１３）の短い信号を補正対象とするため、遅延手段としてのシフトレジスタ１５０の長さを（Ｎ＋２）段以上とすることにより、信号幅情報取得手段４３にカウンタを用いる必要はなくなる。

これが図１２のようにＮｃｌｋ幅以下に細くなっていると考えるとすると、この信号が入力信号４１として第１の遅延手段のシフトレジスタ１５０へ入力され、Ｎｃｌｋ幅以下の信号の終端変化点が１段目のシフトレジスタでラッチされた時点で信号幅情報取得手段４３では第１の遅延手段のシフトレジスタ１５０の１段目とＮ＋２段目の出力信号と２段目〜Ｎ＋１段目のいずれかのレジスタ出力信号とを入力とした最低３つ以上の信号を用いた論理回路で信号幅情報４８を取得することができ、信号幅情報４８は補正判定手段４４に出力される。

補正量管理手段４７は補正対象信号の先頭および終端に対して実施する補正量ΔＹを管理しており、補正判定手段４４は信号幅情報４８を受け、幅Ｎ以下の信号の存在を確認し補正対象信号と判定して信号幅補正命令４９と補正量ΔＹを信号幅補正手段４５に出力する。

補正判定手段４４は第１の遅延手段としての（Ｎ＋２）段以上のシフトレジスタ１５０の出力信号と、第２の遅延手段１２０にある第１段目のシフトレジスタ出力信号から変化点をモニタし、幅Ｎ以下の補正対象信号の存在を認識して以降に最初に現れた変化点を補正対象信号の先頭１６１、次に現れた変化点を補正対象信号の終点１６２とみなし、信号幅補正手段４５に対して先頭の変化点１６１を基点とした前方向、終端の変化点１６２を基点とした後方向にそれぞれΔＹの補正を実施するように信号幅補正命令４９を出力し、信号幅情報４８がＮより大きい場合は何の命令も出力しない。

信号幅補正手段４５は与えられた信号幅補正命令４９と補正量ΔＹを受けた後、補正対象信号の先頭の変化点１６１を基点としてΔＹ幅の補正を前方向すなわち第２の遅延手段１２０に対して実施し、補正対象信号の終端の変化点１６２を基点としてΔＹ幅の補正を後方向すなわち第１の遅延手段のシフトレジスタ１５０に対して実施する。また、第２の遅延手段１２０は補正量ΔＹ以上の段数をもつ。

例えば、Ｎ＝９、ΔＹ＝２と設定すると、幅１〜９ｃｌｋの信号には全て前方向にΔＹ、後方向にΔＹ、すなわち前後に４ｃｌｋ分の補正が行われ、幅５〜１３ｃｌｋの出力信号４６として出力される。

このように、データスライサの出力信号４０で１レート期間を持っていることが望まれる信号が図２２の３０の場合の信号１４のように信号幅が細くなる場合でも、第１の遅延手段としての（Ｎ＋２）段以上のシフトレジスタ１５０と第２の遅延手段１２０を設けることにより、変化点の先頭を基点として補正処理することも実現可能となる。

（実施の形態６）
図１３の実施形態は図１１の実施形態と比較して、差分情報量算出手段１７０と補正量管理手段４７と補正判定手段４４において異なっている。差分情報量算出手段１７０と補正量管理手段４７と補正判定手段４４を除いた構成要素は図１１と同様であるため、ここでは説明しないものとする。以下では、差分情報量算出手段１７０と補正量管理手段４７と補正判定手段４４について説明する。

信号幅補正装置は、固定長の補正処理を行うのでなく、補正後の信号幅を一定の長さに保つことを特徴とするものであり、ここでは１レートすなわち１３ｃｌｋの幅以下の入力信号４１で信号幅がＮ以下（Ｎ≦１３）の信号に対して（１３−Ｎ）ｃｌｋの補正を実施する装置である。

差分補正量算出手段１７０は、信号幅情報取得手段４３から受ける信号幅情報４８が理想１サンプル期間Ｌより小さい場合に、Ｌと信号幅情報４８との差を算出し、差分補正量情報１７１として補正量管理手段４７に出力する。

補正量管理手段４７は、差分補正量算出手段１７０より受けた差分補正量情報１７１を２で割った商を補正対象信号の先頭、終端に対して実施する補正量とする。ここで、差が奇数である場合は１の余りが生じるので、先頭の変化点に対する補正量もしくは終端の変化点に対する補正量の何れか一方に追加し、先頭の変化点に対する補正量情報ΔＡ、終端の変化点に対する補正量情報ΔＥとして、これらの値を補正判定手段４４に出力する。

補正判定手段４４は補正量管理手段４７の出力する先頭の変化点に対する補正量と終端の変化点に対する補正量を受け、第１の遅延手段としての（Ｎ＋２）段以上のシフトレジスタ１５０から出力される補正対象信号４１０の先頭の変化点に対して前方向すなわち第２の遅延手段１２０に対してΔＡ、終端の変化点に対して後方向すなわち第１の遅延手段のシフトレジスタ１５０に対してΔＥの補正が実施され、出力信号４６として出力される。

例えば、１サンプル期間が１３ｃｌｋ期間の場合で、入力信号４１が７ｃｌｋ期間の信号幅をもつ場合、ΔＡ＝３ｃｌｋ、ΔＥ＝３ｃｌｋの補正がなされた１３ｃｌｋ期間の出力信号４６が出力される。また、入力信号４１が８ｃｌｋ期間の場合ではΔＡ＝２ｃｌｋ、ΔＥ＝３ｃｌｋの補正が実施され、出力信号４６はやはり１３ｃｌｋ期間を確保して出力される。

この信号幅補正装置により、信号幅が１サンプル期間（１３ｃｌｋ）未満の信号に１サンプル期間の信号幅を確保させることができる。

（実施の形態７）
図１５の実施形態は図１１の実施形態と比較して、補正量割当て手段１９０において異なっている。補正量割当て手段１９０を除いた構成要素は図１１と同様であるため、ここでは説明しないものとする。以下では、補正量割当て手段１９０について説明する。

補正量割当て手段１９０は、補正量管理手段４７より出力される補正量情報ΔＺを入力信号１９２として持ち、信号変化点の先頭を基点とした前方向に実施する補正量ΔＰ（但しΔＺ≧ΔＰ）と信号変化点の終端を基点とした後方向に実施する補正量（ΔＺ−ΔＰ）を出力することと、設定した前方向の補正量と後方向の補正の重み付けに従ってΔＺからΔＰを算出することが特徴となっている。

この補正量割当て手段１９０での補正の重み付けは、例えば無条件に後方向に特定分の補正を行った後に、前後に均等な補正を実施するようにする、といった具合である。

例えば、補正量ΔＺ＝５ｃｌｋに設定され、終端の変化点２０３に対する重み付け補正を１ｃｌｋとすると、先頭の変化点２０２に対する補正量はΔＰ＝２ｃｌｋ、終端の変化点２０３に対する補正量は（ΔＺ−ΔＰ）＝３ｃｌｋとして設定される。図１６では２００の部分が優先的に重み付けされた部分であり、残りを均等に割当てた部分が２０１に該当する。

図１７は、図２２の３０部分の詳細な図であるが、データスライサの時定数が軽くスライシングレベル１２が安定していない場合はレベルの変動が大きいため（水平ではなく斜めになっている）、データスライサ出力１４すなわち信号幅補正装置の入力信号４１は、理想とするサンプリングポイントすなわちアナログベースバンド信号のレートの中央２１０よりずれた形のまま入力されることとなる。図１５の実施形態は、前方向の補正量と後方向の補正量とで差をもたせているので、中央に対して非対称のずれを補正処理により緩和することが可能である。

（実施の形態８）
図１８の実施形態は図１１の実施形態と比較して、補正例外条件管理手段２２０と補正判定手段４４において異なっている。補正例外条件管理手段２２０と補正判定手段４４を除いた構成要素は図１１と同様であるため、個々では説明しないものとする。以下では、補正例外条件管理手段２２０と補正判定手段４４について説明する。

補正例外条件管理手段２２０は設定された補正例外条件を保有し、信号幅情報４８を入力信号として持ち、補正禁止命令２２１を補正判定手段４４に出力することを特徴とする。

例えば、Ｑｃｌｋ幅以下（例えばＱ＝１）の信号幅に対しては信号幅補正処理を実施しない場合、補正例外条件管理手段２２０に条件を与えておき、信号幅情報４８より１ｃｌｋ幅の信号が検出された情報が出力されると、補正例外条件管理手段２２０は条件に該当する信号であるとして、補正判定手段４４に対して補正禁止命令２２１を出力する。

補正判定手段４４の基本的な動作は図１の実施形態と同様であるが、補正禁止命令２２１を受けた場合に限っては補正を実施しない。図１９は図１８の実施形態による入出力信号の例である。

本発明は、例えば無線通信でのＲＦ部の感度点付近の信号を受信した際に、ノイズ成分を信号として復調する可能性があり、この際には間違ったデータがデータスライサから出力される。ノイズはランダムにばたついているものと考えられるため、ＲＦ部がノイズを拾ってしまった場合には極めて短い信号となることが予想される。

そのような場合に、この細いノイズ信号を補正対象と判定して補正処理を行うと、間違ったデータを広げることとなり、データの信頼性を下げてしまうため、極めて短い信号（この場合、Ｑの値は１〜２ｃｌｋ程度）に対しては信号幅補正を行わない条件を設けることでデータの信頼性を保つことを実現する。

本発明にかかる信号幅補正装置は、データスライサを用いたアナログ−デジタル復調等において効果があり、無線通信におけるプリアンブルが短い状況での受信信号処理等に有用である。また、コンパレータを用いた復調用途に関して広く応用できる。

本発明の実施の形態１における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態１の場合の信号幅補正の動作説明図 本発明の実施の形態２における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態２の場合のスライシングレベルとデジタル出力の比較説明図 実施の形態２の場合の信号幅補正の動作説明図 本発明の実施の形態３における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態３の場合の信号幅補正の動作説明図 本発明の実施の形態４における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態４の場合の信号幅補正の動作説明図 実施の形態４の場合の前方向の補正を要するときのスライシングレベルとデジタル出力の説明図 本発明の実施の形態５における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態５の場合の信号幅補正の動作説明図 本発明の実施の形態６における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態６の場合の信号幅補正の動作説明図 本発明の実施の形態７における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態７の場合の信号幅補正の動作説明図 実施の形態７の場合のスライシングレベルとデジタル出力の説明図 本発明の実施の形態８における信号幅補正装置の構成を示すブロック図 実施の形態８の場合の信号幅補正の動作説明図 ＦＳＫ復調器の構成を示すブロック図 データスライサの構成を示す回路図 従来技術において、スライシングレベルの変動によりアナログベースバンド信号のデジタル変換出力が異なることを示す図 （ａ）は最適スライシングレベルによる出力信号では等間隔のサンプリングにより正常なデータ取込みができることを表す図、（ｂ）は変動したスライシングレベルによる出力信号を等間隔にサンプリングした場合、データの取込みミスが発生することを表す図、（ｃ）は変化点を基点にサンプルタイミングを生成した場合では、信号幅の変動が大きい場合に１レート内で複数回の取込みを行う場合があることを説明する図

符号の説明

１０ アナログベースバンド信号
１１ 最適なスライシングレベル
１２ ＲＣ積分回路の時定数が軽い時のスライシングレベル
１３ 最適なスライシングレベル時のデータスライサの出力信号
１４ 信号幅の変動が発生したデータスライサの出力信号
１５ 等間隔にサンプリングした場合のデータ取込みタイミング
１６ 変化点を基点に一定時間後にデータ取込み、変化のない場合は等間隔にデータ取込みを行った場合の取込みタイミング
１７ データ取込みミスが発生
１８ 信号幅が細くなると、取込みデータの信頼性が低くなる可能性がある
１９ 取込み直後に変化が発生したため、１レート間隔内で２度データ取込みを行ってしまい、以後の取込みデータが全てずれてしまう
２０ 等間隔であることを示す
４１ 信号幅補正装置への入力信号
４２ 遅延手段
４２ａ 第１の遅延手段
４３ 信号幅情報取得手段
４４ 補正判定手段
４５ 信号幅補正手段
４６ 信号幅補正装置の出力信号
４７ 補正量管理手段
４８ 信号幅情報
４９ 信号幅補正命令
４１０ 補正対象信号
４１１ 後方向の信号補正データ
６１ 補正対象信号の終端の変化点
７１ 補正該当条件
８０ “Ｈ”レベルが短い場合のアナログベースバンド信号
８１ “Ｈ”レベルが長い場合のアナログベースバンド信号
８２ スライシングレベルの張り付き（８３より小さい）
８３ スライシングレベルの張り付き（８２より大きい）
１００ 差分補正量算出手段
１０１ 差分補正量情報
１１０ 理想的なレート幅
１１１ 補正量
１２０ 第２の遅延手段
１２３ 前方向の信号補正データ
１３０ 前方向の補正量
１３１ 後方向の補正量
１４０ 前方向の補正を要する場合
１５０ （Ｎ＋２）段以上のシフトレジスタを持つ第１の遅延手段
１６１ 補正対象信号の先頭の変化点
１６２ 補正対象信号の終端の変化点
１６３ 補正分
１７０ 差分補正量算出手段
１７１ 差分補正量情報
１８０ 補正対象信号の先頭の変化点を基点とした前方向の補正量ΔＡ
１８１ 補正対象信号の終端の変化点を基点とした後方向の補正量ΔＥ
１８２ 補正後の信号幅（幅Ｌ）
１９０ 補正量割り当て手段
１９１ 割当てられた補正量情報ΔＰ、（ΔＺ−ΔＰ）
１９２ 補正量情報ΔＺ
２００ ΔＺの内で重み付けにより割当てられた補正量
２０１ ２００の残りを前後均等に割当てた補正量
２０２ 補正対象信号の先頭の変化点
２０３ 補正対象信号の終端の変化点
２１０ アナログベースバンド信号のピーク部分（レートの中央）
２２０ 補正例外条件管理手段
２２１ 補正禁止命令

Claims (10)

1. データスライサからの出力信号を入力信号として、前記入力信号を遅延させる遅延手段と、
   前記入力信号の信号幅情報を取得する信号幅情報取得手段と、
   前記信号幅情報取得手段で取得した前記信号幅情報より信号幅補正を行うかどうかを判定する補正判定手段と、
   前記補正判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段で遅延された補正対象信号に信号幅補正を実施し出力信号として出力する信号幅補正手段とを備えたことを特徴とする信号幅補正装置。
2. さらに、前記補正判定手段が信号幅補正を行うべきと判定したときに実施する補正量を管理する補正量管理手段を備えた請求項１に記載の信号幅補正装置。
3. 前記補正判定手段は、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報が所定値以上である場合に信号幅補正を行うべき判定を下し、
   前記信号幅補正手段は、前記補正対象信号の終端の変化点を基点として特定幅の信号幅追加の補正を実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号幅補正装置。
4. 前記補正判定手段は、複数の判定条件と対応する補正幅情報を持つとともに、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報がどの判定条件に該当するかにより対応する信号補正幅を決定し、
   前記信号幅補正手段は、前記補正対象信号の終端の変化点を基点として前記決定した信号補正幅分の信号幅補正を実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号幅補正装置。
5. さらに、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報の値と、前記信号幅情報の値よりも大きくて理想１サンプル期間の自然数倍のうちの最小値との差分値を補正量として算出する差分補正量算出手段を備え、
   前記信号幅補正手段は、前記差分補正量算出手段により算出された差分補正量の信号幅補正を前記補正対象信号に対して実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号幅補正装置。
6. さらに、前記信号幅補正手段の後段に前記信号幅補正手段の出力信号を入力とする第２の遅延手段を備え、
   前記補正判定手段は、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報に基づいて信号幅補正の方向性も判定し、
   前記信号幅補正手段は、前記補正判定手段の判定結果に基づいて前記遅延手段または前記第２の遅延手段を制御して前記補正対象信号の終端の変化点を起点に信号幅を前方向または後方向に調整することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の信号幅補正装置。
7. さらに、前記信号幅補正手段の後段に前記信号幅補正手段の出力信号を入力とする第２の遅延手段を備え、
   補正判定手段は、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報が理想１サンプル期間以下の所定値以下である場合に信号幅補正を行うべき判定を下し、
   前記信号幅補正手段は、前記信号幅が所定値以下の前記補正対象信号に対して特定幅の信号幅追加の補正を実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号幅補正装置。
8. さらに、理想１サンプル期間と前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報の値との差分値を補正量として算出する差分補正量算出手段を備え、
   前記信号幅補正手段は、前記差分補正量算出手段により算出された差分補正量の信号幅補正を前記補正対象信号に対して実施して補正後の信号幅を前記理想１サンプル期間に調整することを特徴とする請求項６に記載の信号幅補正装置。
9. さらに、信号幅が理想１サンプル期間以下の所定値以下である補正対象信号に対して信号幅補正を行うべき補正幅を、補正対象信号の先頭の変化点を基点とした前方向への補正量と、補正対象信号の終端の変化点を基点とした後方向への補正量とに分けて割当てる補正量割当て手段を備え、
   前記信号幅補正手段は、前記補正対象信号に対して任意方向の重み付けを伴って信号幅を広げることを特徴とする請求項６に記載の信号幅補正装置。
10. さらに、信号幅が所定値より小さい場合には補正処理を実施しないことを判定する補正例外条件補正判定手段を備え、
    前記補正判定手段は、前記信号幅情報取得手段により取得された信号幅情報が理想１サンプル期間以下の所定値以下でかつ前記例外条件の所定値以上である場合にのみ信号幅補正を行う判定を下すことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれかに記載の信号幅補正装置。
    
    
    

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